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双星系统与吸积

双星系统与吸积. 李向东 2013.8.17 ，北京. 中子星的能源. 吸积. 中子星吸积通常发生在双星系统中 孤立中子星也可能有吸积过程 吸积能否发生取决于中子星的转动、磁场和外部物质的密度、速度、温度等. 中子星与周围物质的相互作用. R ST - stopping radius, R LC - light cylinder radius ， R M - magnetosphere radius, R C - corotation radius. 吸积方式（ I ）. 洛希瓣渗溢. 吸积方式（ II ）.

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双星系统与吸积

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Presentation Transcript

  1. 双星系统与吸积 李向东 2013.8.17，北京

  2. 中子星的能源

  3. 吸积 • 中子星吸积通常发生在双星系统中 • 孤立中子星也可能有吸积过程 • 吸积能否发生取决于中子星的转动、磁场和外部物质的密度、速度、温度等

  4. 中子星与周围物质的相互作用 RST- stopping radius, RLC - light cylinder radius， RM - magnetosphere radius, RC - corotation radius

  5. 吸积方式（I） • 洛希瓣渗溢

  6. 吸积方式（II） • 星风吸积（Bondi-Hoyle wind accretion）

  7. 吸积能 • 中子星和黑洞的吸积是宇宙中最有效的产能方式 • 定义产能效率为e 核反应：e =0.007 白矮星：e =10-4 中子星：e =0.15 黑洞： e =0.1-0.4

  8. X射线双星 • 辐射温度介于黑体温度（光学厚情形） 和热温度（光学薄情形）之间 • 辐射主要在X射线波段

  9. 主要特征 • 银河系中已发现超过300个X射线双星 • 主要分布在银道面、银心和球状星团中

  10. 分类 • 根据伴星性质的不同，X射线双星分为大质量、中等质量和小质量X射线双星

  11. 观测特征

  12. 大质量X射线双星（I） • 大质量X射线双星又可分为超巨星X射线双星和Be/X射线双星

  13. 大质量X射线双星（II） • 持续源 • 超巨星X射线双星 • 暂现源 • Be/X射线双星（硬X射线暂现源） • 超巨星X射线双星（超巨星X射线快变源）

  14. X射线脉冲星

  15. 中子星磁场测定 • 强磁场下电子共振散射产生的回旋线 E0=11.6B12/(1+z) keV

  16. X射线脉冲星的自转周期与轨道周期分布 The Corbet Diagram

  17. 脉冲周期的变化 长期演化、短期突变

  18. 中子星与磁场的相互作用

  19. 小质量X射线双星

  20. I型X射线暴（I） • 持续时间~10-100 s，间隔时间~小时-天，光度~1036-1038 erg/s • 中子星表面的热核反应 4U 1820-30

  21. I型X射线暴（II） • 在衰减期X射线能谱可以用面积不变、温度变化的黑体谱描述 • 由此得到的黑体辐射半径可以估计中子星的大小 Rbb = d (Fbol/sT4)1/2 ~0.9 keV ~2.3 keV ~1.2 keV 4U 1724-30

  22. 时变特征 • 来自中子星—脉冲辐射、热核暴振荡 • 来自吸积盘—准周期振荡

  23. 脉冲辐射 SAX J1808-3658 4U 1728-34

  24. 毫秒X射线脉冲星的发现有力支持了毫秒射电脉冲星的再循环理论毫秒X射线脉冲星的发现有力支持了毫秒射电脉冲星的再循环理论 Progenitor binary SN  radio pulsar LMXB (Recycled) ms pulsar

  25. 准周期振荡现象 振荡频率可以用来限制中子星的大小

  26. 理论解释 • 差频模型 • 吸积盘相对论进动模型 • 吸积盘振动模型 • MHD波动模型

  27. 参考文献 • Accretion power in astrophysics, J, .Frank, A. R. King, & Raine, D. Cambridge University Press, 2002 • X-ray binaries, W. H. G. Lewin, J. van Paradijs, & E. P. J. van den Heuvel, eds., Cambridge University Press, 1995 • Compact stellar X-ray sources, W. H. G. Lewin, M. van der Klis, eds. Cambridge University Press, 2006

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